Design, Control and Architecture for QoS Guaranteed Overlay Networks

• Project/Area Number: 21560398
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Communication/Network engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: KASAHARA Shoji 京都大学, 大学院・情報学研究科, 准教授 (20263139)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): MASUYAMA Hiroyuki 京都大学, 大学院・情報学研究科, 助教 (60378833) ; TACHIBANA Takuji 福井大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20415847)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2011: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2010: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2009: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ネットワーク / LAN / オーバレイネットワーク / オーバレイ網 / 自律分散トラヒック制御 / 通信品質 / 待ち行列理論 / ネットワーク状態推定 / P2P網 / 負荷分散 / 性能解析 / オーバレイ綱 / ストリーミング / フレーム品質 / 連続ブロックロス分布 / FEC / フレームバースト誤り / 自律分散トラピック制御

Research Abstract

This study considered network architectures and topology control schemes for guaranteeing quality of services in overlay networks. We investigated how video quality is affected by node-connection environments and logical network topologies. We also proposed a data dissemination scheme for high-quality video over peer-to-peer networks. The performance of the proposed scheme was investigated by Markov analysis and computer simulation.

Research Products

• [Journal Article] Effect of Node Churn on Frame Interval for Peer-to-Peer Video Streaming with Data-Block Synchronization Mechanism (2012)
  • Author(s): Nanao, S., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: Peer-to-Peer Networking and Applications Volume: vol.5, no.3 Issue: 3 Pages: 244-256
  • DOI: 10.1007/s12083-011-0120-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Stochastic Fluid Model for On-Demand Peer-to-Peer Streaming Services (2011)
  • Author(s): Senda, S., Masuyama, H., and Kasahara, S.
  • Journal Title: Numerical Algebra, Control and Optimization Volume: vol.1, no.4 Issue: 4 Pages: 611-626
  • DOI: 10.3934/naco.2011.1.611
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Load Distribution Performance of Super-Node Based Peer-to-Peer Communication Networks : a Nonstationary Markov Chain Approach (2011)
  • Author(s): Kuraya, K., Masuyama, H., and Kasahara, S.
  • Journal Title: Numerical Algebra, Control and Optimization Volume: vol.1, no.4 Issue: 4 Pages: 593-610
  • DOI: 10.3934/naco.2011.1.593
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Performance Analysis of Burst Transmission Mechanism for IEEE 802. 11-Based Multi-Hop Wireless LANs (2011)
  • Author(s): Tainaka, T., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: IEEE Transactions on Wireless Communications Volume: vol.10, no.9 Issue: 9 Pages: 2908-2917
  • DOI: 10.1109/twc.2011.071411.100593
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Queueing Analysis of Data Block Synchronization Mechanism in Peer-to-Peer Based Video Streaming System (2011)
  • Author(s): Nanao, S., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: Journal of Industrial and Management Optimization Volume: vol.7, no.3 Pages: 699-716
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Buffer-Overflow and Starvation Probabilities for Video Streaming Services with Application-Layer Rate-Control Mechanism (2011)
  • Author(s): Mitsumura, M., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: The 6th International Conference on Queueing Theory and Network Applications(QTNA 2011) Pages: 134-138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FEC Recovery Performance for Video Streaming Services Based on H. 264/SVC (2011)
  • Author(s): Kirihara, K., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: Recent Advances on Video Coding Pages: 259-272
  • URL: http://www.intechopen.com/download/pdf/14640
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Queueing Analysis of Data Block Synchronization Mechanism in Peer-to-Peer Based Video Streaming System (2011)
  • Author(s): Nanao, S., Masuyama, H., Kasahara, S., Takahashi, Y.
  • Journal Title: Journal of Industrial and Management Optimization Volume: 7 Issue: 3 Pages: 699-716
  • DOI: 10.3934/jimo.2011.7.697
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Hello/Timeout Timer Adjustment in Routing Protocols for Reducing Overhead in MANETs (2010)
  • Author(s): Hernandez-Cons, N., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: Computer Communications Volume: vol.33, no.15 Issue: 15 Pages: 1864-1878
  • DOI: 10.1016/j.comcom.2010.06.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Burst Transmission Algorithm to Improve Packet Level Performance in Contention-Free Slotted OBS Networks (2010)
  • Author(s): Kawanami, H., Masuyama, H., Tachibana, T., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: Photonic Network Communications Volume: vol.20, no.1 Pages: 54-63
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Performance Analysis of Data Block Synchronization Mechanism in Coolstreaming (2010)
  • Author(s): Nanao, S., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: The 5th International Conference on Queueing Theory and Network Applications(QTNA 2010) Pages: 53-58
  • DOI: 10.1145/1837856.1837865
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] End-to-End Throughput Analysis of Multihop Wireless Networks with Network Coding (2010)
  • Author(s): Yazane, T., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: IEEE ICC 2010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of Consecutive Block-Loss for Streaming Services (2010)
  • Author(s): Kato, K., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: IEEE ICC 2010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] End-to-End Throughput Analysis of Multihop Wireless Networks with Network Coding (2010)
  • Author(s): Yazane, T., Masuyama, H., Kasahara, S., Takahashi, Y.
  • Journal Title: IEEE ICC 2010, Cape Town, Republic of South Africa(CD-ROM)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of Consecutive Block-Loss for Streaming Services (2010)
  • Author(s): Kato, K., Masuyama, H., Kasahara, S., Takahashi, Y.
  • Journal Title: IEEE ICC 2010, Cape Town, Republic of South Africa(CD-ROM)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Hello/Timeout Timer Adjustment in Routing Protocols for Reducing Overhead in MANETs (2010)
  • Author(s): Hernandez-Cons, N., Kasahara, S., Takahashi, Y.
  • Journal Title: Computer Communications Volume: 33 Pages: 1864-1878
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decentralized User Information Management Systems for Peer-to-Peer Communication Networks : An Approach by Nonstationary Peer-Population Process (2009)
  • Author(s): Kuraya, K., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: Ubiquitous Computing and Communication Journal, Special Issue CSNDSP 2008
  • URL: http://www.ubicc.org/journal_detail.aspx?id=31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Packet Scheduling Algorithm for Max-Min Fairness in Multihop Wireless LANs (2009)
  • Author(s): Wakuda, K., Kasahara, S., Takahashi, Y., Kure, Y., and Itakura, E.
  • Journal Title: Computer Communications Volume: vol.32, nos. 13-14 Issue: 13-14 Pages: 1437-1444
  • DOI: 10.1016/j.comcom.2009.04.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Markovian Approach to Per-Flow Throughput Unfairness in IEEE 802. 11 Multihop Wireless Networks (2009)
  • Author(s): Tainaka, T., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: Journal of Industrial and Management Optimization Volume: vol.5, no.3 Pages: 493-510
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] User-Search Time Analysis for Hierarchical Peer-to-Peer Overlay Networks with Time-Dependent User-Population Process (2009)
  • Author(s): Heristyo, A., Masuyama, H., Kasahara, S., and Takahashi, Y.
  • Journal Title: The Fourth International Conference on Queueing Theory and Network Applications(QTNA 2009) Pages: 1-4
  • DOI: 10.1145/1626553.1626558
• [Journal Article] Decentralized User Information Management Systems for Peer-to-Peer Communication Networks : An Approach by Nonstationary Peer-Population Process (2009)
  • Author(s): Kuraya, K., Masuyama, H., Kasahara, S., Takahashi, Y.
  • Journal Title: Ubiquitous Computing and Communication Journal (CSNDSP)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Packet Scheduling Algorithm for Max-Min Fairness in Multihop Wireless LANs (2009)
  • Author(s): Wakuda, K., Kasahara, S., Takahashi, Y., Kure, Y., Itakura, E.
  • Journal Title: Computer Communications 32 Pages: 1437-1444
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Markovian Approach to Per-Flow Throughput Unfairness in IEEE 802.11 Multihop Wireless Networks (2009)
  • Author(s): Tainaka, T., Masuyama, H., Kasahara, S., Takahashi, Y.
  • Journal Title: Journal of Industrial and Management Optimization 5 Pages: 493-510
  • Peer Reviewed
• [Presentation] P2Pライブストリーミングにおける遅延と帯域を考慮した動的オーバレイトポロシー再構築法の検討 (2012)
  • Author(s): 川村亮太, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告
  • Place of Presentation: フェニックス・シーガイア・リゾート(宮崎県)
  • Year and Date: 2012-03-09
• [Presentation] P2Pライブストリーミングにおける遅延と帯域を考慮した動的オーバレイトポロジー再構築法の検討 (2012)
  • Author(s): 川村亮太, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2011-245)
• [Presentation] ストリーミング動画配信機構におけるアプリケーション層レベルのフィードバック型転送レート制御の解析的検討 (2012)
  • Author(s): 三村麻梨乃, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2011-215)
• [Presentation] Performance analysis of dynamic spectrum handoff scheme with variable bandwidth demand of secondary users for cognitive radio networks (2012)
  • Author(s): 小西康晴, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 待ち行列シンポジウム
• [Presentation] コグニティブ無線通信網における二次通信利用帯域幅の変動を考慮した動的周波数割当方式の性能解析 (2011)
  • Author(s): 小西康晴, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2011-128, RCS2011-241)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] コグニティブ無線通信システムにおける二次利用帯域幅を考慮した動的周波数割当方式の性能解析 (2011)
  • Author(s): 小西康晴, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 日本オペレーションズ・リサーチ学会2011年度秋季研究発表会
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 動画ストリーミング配信におけるパケットレベルフィードバック制御の映像品質改善効果 (2011)
  • Author(s): 三村麻梨乃, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: インターネット技術第163委員会新世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ(ITRC-NWGN 2011)
  • Place of Presentation: みのたにグリーンスポーツホテル,神戸市
• [Presentation] 動的オーバレイ再構築機構を持つP2Pライブストリーミングシステムの提案 (2011)
  • Author(s): 川村亮太, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: インターネット技術第163委員会新世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ(ITRC-NWGN 2011)
  • Place of Presentation: みのたにグリーンスポーツホテル,神戸市
• [Presentation] Coolstreamingにおけるデータブロック同期機構の性能解析-ノードの参加離脱がビデオ品質に与える影響についての検討 (2011)
  • Author(s): 七尾翔, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告
• [Presentation] Analysis of frame-level delay in a GI+ M/MSP/1 queue for video streaming services over wired-wireless networks (2011)
  • Author(s): 和田仁志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 待ち行列シンポジウム
• [Presentation] End-to-end throughput analysis of network coding for multihop wireless networks with IEEE 802. 11-based TXOP scheme (2011)
  • Author(s): 矢実貴志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 待ち行列シンポジウム
• [Presentation] 状態依存の到着過程を持つ有限容量・単一サーバ待ち行列を用いたストリーミングデータ配信機構の解析 (2011)
  • Author(s): 三村麻梨乃, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 日本オペレーションズ・リサーチ学会2010年度秋季研究発表会
• [Presentation] エルゴード的マルコフ連鎖とネットワークシステム性能評価 (2010)
  • Author(s): 笠原正治
  • Organizer: 電子情報通信学会・ネットワークシステム研究会
  • Place of Presentation: 岡山大学(招待講演)
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] Impact of Overlay Topology and Physical Layer Characteristics on Service Availability of P2P Streaming Services-Tree-Based and Mesh-Based Topology Cases (2010)
  • Author(s): Nagashima, T., Kasahara, S., Takahashi, Y., Kobayashi, M., Kamei, S.
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告
  • Place of Presentation: 宮崎県・フェニックス・シーガイア・リゾート
  • Year and Date: 2010-03-10
• [Presentation] ネットワーク・コーディングを適用したマルチホップ無線ネットワークのスループット上限値解析とバースト転送方式との性能比較 (2010)
  • Author(s): 矢実貴志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: インターネット技術第163委員会新世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ(ITRC-NWGN 2010)
• [Presentation] 有線・無線環境での動画ストリーミング配信を対象としたブロックロス連続性の評価 (2010)
  • Author(s): 加藤耕太, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: インターネット技術第163委員会新世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ(ITRC-NWGN 2010)
• [Presentation] ビデオストリーミングサービスにおけるフレームレベル離脱時間解析 (2010)
  • Author(s): 和田仁志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: インターネット技術第163委員会新世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ(ITRC-NWGN 2010)
• [Presentation] メッシュ型P2Pビデオストリーミングにおけるバッファ同期機構の性能解析 (2010)
  • Author(s): 七尾翔, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: インターネット技術第163委員会新世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ(ITRC-NWGN 2010)
• [Presentation] マルチホップ無線ネットワークにおけるネットワーク・コーディングとバースト転送方式の性能比較 (2010)
  • Author(s): 矢実貴志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2010-62)
• [Presentation] クールストリーミングにおける待時型同期バッファ方式の性能解析～サブストリーム数がビデオ品質に与える効果の検討～ (2010)
  • Author(s): 七尾翔, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2009-213)
• [Presentation] Impact of Overlay Topology and Physical Layer Characteristics on Service Availability of P2P Streaming Services-Tree-Based and Mesh-Based Topology Cases (2010)
  • Author(s): Nagashima, T., Kasahara, S., Takahashi, Y., Kobayashi, M., and Kamei, S
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2009-210)
• [Presentation] GI+ M/MSP/1待ち行列を用いた有線・無線環境ビデオストリーミングサービスのブロックレベル遅延解析 (2010)
  • Author(s): 和田仁志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2009-200)
• [Presentation] IEEE802. 11準拠マルチホップ無線LANにおけるバースト転送方式のスループット解析 (2010)
  • Author(s): 田井中智也, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2009-199)
• [Presentation] Analysis of Consecutive Block-Loss for Streaming Services over Wired-Wireless Networks (2010)
  • Author(s): 加藤耕太, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 待ち行列シンポジウム
• [Presentation] Performance Analysis of End-to-End Throughput for Multihop Wireless Networks with Network Coding : A Three-Node Chain-Topology Case (2010)
  • Author(s): 矢実貴志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 待ち行列シンポジウム
• [Presentation] P2Pストリーミングサービスにおけるオーバレイトポロジと物理レイヤ特性を考慮した可用性評価 (2009)
  • Author(s): 永島貴徳, 笠原正治, 高橋豊, 小林正裕, 亀井聡
  • Organizer: インターネット技術第163委員会新世代ネットワーク構築のための基盤技術研究分科会ワークショップ(ITRC-NWGN 2009)
• [Presentation] バックグラウンドトラヒックを考慮したブロックロスの連続性の評価 (2009)
  • Author(s): 加藤耕太, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 日本オペレーションズ・リサーチ学会2009年度秋季研究発表会
• [Presentation] マルチホップ無線ネットワークにおけるネットワーク・コーディングの性能解析-3ノード直列トポロジーにおけるスループット改善効果の検討 (2009)
  • Author(s): 矢実貴志, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 日本オペレーションズ・リサーチ学会2009年度秋季研究発表会
• [Presentation] GI+ M/M/1待ち行列による高速大容量ストリーミングサービスのフレームレベル遅延解析 (2009)
  • Author(s): 上田耕平, 増山博之, 笠原正治, 高橋豊
  • Organizer: 電子情報通信学会技術研究報告(NS2009-2)
• [Remarks]
  • URL: http://infosys.sys.i.kyoto-u.ac.jp/~kasahara
• [Remarks] 研究代表者
  • URL: http://infosys.sys.i.kyoto-u.ac.jp/~kasahara/paper.html
• [Remarks] 研究代表者
  • URL: http://infosys.sys.i.kyoto-u.ac.jp/~kasahara/paper.html
• [Remarks] 研究科
  • URL: http://www.i.kyoto-u.ac.jp/publication/
• [Patent(Industrial Property Rights)] ネットワーク構築システムと方法およびプログラムならびにデータ配信方法 (2009)
  • Inventor(s): 亀井聡,笠原正治,高橋豊
  • Industrial Property Rights Holder: NTT,京都大学
  • Industrial Property Number: 2009-199739
  • Filing Date: 2009-08-31